第九章齒輪傳動(dòng)第九節(jié)蝸桿傳動(dòng)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．了解蝸桿傳動(dòng)的組成及類型。2．了解蝸桿傳動(dòng)的應(yīng)用特點(diǎn)。3．掌握蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比。4．掌握蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算。5．掌握蝸桿傳動(dòng)的旋轉(zhuǎn)方向的判定方法。6．熟悉蝸桿傳動(dòng)的正確嚙合條件。一、蝸桿傳動(dòng)的組成及類型1.蝸桿傳動(dòng)的組成蝸桿傳動(dòng)是由蝸桿、蝸輪、機(jī)架等構(gòu)件組成，是利用蝸桿副傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的一種機(jī)械傳動(dòng)裝置

（1）蝸桿與蝸輪嚙合組成交錯(cuò)軸齒輪副，且只有一個(gè)或幾個(gè)螺旋齒的齒輪稱為蝸桿。在蝸桿傳動(dòng)中，蝸桿通常為主動(dòng)件，使機(jī)構(gòu)作減速運(yùn)動(dòng)。（2）蝸輪與蝸桿組成交錯(cuò)軸齒輪副，且輪齒沿著齒寬方向呈內(nèi)凹弧形的齒輪稱為蝸輪。在蝸桿傳動(dòng)中，蝸輪通常為從動(dòng)件。若為非自鎖蝸桿傳動(dòng)時(shí)，蝸輪也可以為主動(dòng)件而使機(jī)構(gòu)作增速傳動(dòng)。（3）蝸桿副由蝸桿及其配對(duì)蝸輪組成的交錯(cuò)軸齒輪副，稱為蝸桿副。蝸桿與蝸輪的軸線在空間互相垂直交錯(cuò)成90°

2．蝸桿傳動(dòng)的類型（1）阿基米德蝸桿

齒面為阿基米德螺旋面的圓柱蝸桿，其端面齒廓為阿基米德螺旋線，軸向截面為齒條形直線齒廓（故又稱軸向直廓蝸桿），其法面齒廓為曲線。生產(chǎn)實(shí)際中阿基米德蝸桿加工方法與車削梯形螺紋類似，加工測(cè)量方便，應(yīng)用最廣（2）漸開線蝸桿齒面為漸開螺旋面的圓柱蝸桿，其端面齒廓為漸開線，軸平面和法向平面內(nèi)齒形為曲線。（3）法向直廓蝸桿垂直于齒線的法向平面內(nèi)齒廓為直線的蝸桿。二、蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比是主動(dòng)蝸桿的角速度與從動(dòng)蝸輪的角速度的比值，也等于蝸桿的頭數(shù)與蝸輪的齒數(shù)的反比。分度機(jī)構(gòu)中，采用單頭蝸桿﹝z1=1﹞；傳遞動(dòng)力時(shí)，常取z1=2～3；傳遞功率較大時(shí)，可取z1=4。為了避免根切，蝸輪的最少齒數(shù)應(yīng)滿足：z1=1時(shí)，；z1＞1時(shí)，。三、蝸桿傳動(dòng)的回轉(zhuǎn)方向判斷1．蝸桿（或蝸輪）旋向判別蝸桿（或蝸輪）的旋向判別采用右手定則。即：伸出右手，掌心朝著自己的臉，四指指向與蝸桿（或蝸輪）的軸線方向一致，則大拇指指向與蝸桿（或蝸輪）螺旋線上升方向一致的即為右旋，反之為左旋2.蝸輪回轉(zhuǎn)方向的判別蝸桿傳動(dòng)時(shí)，蝸輪的回轉(zhuǎn)方向不僅與蝸桿的回轉(zhuǎn)方向有關(guān)，而且與蝸桿輪齒的螺旋方向有關(guān)。蝸輪回轉(zhuǎn)方向的判定方法如下：蝸桿（或蝸輪）左旋時(shí)用左手，右旋時(shí)用右手，半握拳，彎曲四指指向與蝸桿回轉(zhuǎn)方向一致，蝸輪回轉(zhuǎn)方向與大拇指指向相反

四、蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)（1）傳動(dòng)比大且準(zhǔn)確。由于蝸桿頭數(shù)一般在1至4，因此可以在蝸輪齒數(shù)不大的情況下獲得較大的單級(jí)傳動(dòng)比。最大可達(dá)1000。（2）承載能力大。蝸桿傳動(dòng)為線接觸，且同時(shí)進(jìn)入嚙合齒的對(duì)數(shù)較多，因此承載能力大。（3）傳動(dòng)平穩(wěn)，振動(dòng)、沖擊和噪音均很小。由于蝸桿傳動(dòng)同時(shí)進(jìn)入嚙合齒的對(duì)數(shù)較多，且嚙合時(shí)輪齒為逐漸進(jìn)入和逐漸退出。（4）具有自鎖性能。當(dāng)蝸桿的導(dǎo)程角小于材料的當(dāng)量摩擦角，便會(huì)發(fā)生自鎖現(xiàn)象。此時(shí)只能由蝸桿帶動(dòng)蝸輪傳動(dòng)，而不能由蝸輪帶動(dòng)蝸桿傳動(dòng)

手動(dòng)葫蘆自鎖機(jī)構(gòu)（5）傳動(dòng)效率低。由于蝸桿蝸輪嚙合時(shí)輪齒間的相對(duì)滑動(dòng)速度較大，使傳動(dòng)中摩擦、磨損大，因此傳動(dòng)效率很低。具有自鎖性能的蝸桿傳動(dòng)，其效率一般不超過(guò)50%。另一方面，由于摩擦中產(chǎn)生大量熱量，蝸桿傳動(dòng)對(duì)潤(rùn)滑和冷卻有特別的要求。（6）蝸輪材料昂貴。為了減小摩擦，提高蝸桿傳動(dòng)的效率和使用壽命，蝸桿采用鋼件，蝸輪則常采用價(jià)格昂貴的減摩材料，如錫青銅等。（7）不能任意互換嚙合。在蝸桿副中，由于蝸輪的輪齒是呈凹圓弧形而包圍著蝸桿。所以切制蝸輪的蝸輪滾刀，其參數(shù)必須與工作蝸桿的參數(shù)完全相同。即不僅模數(shù)、齒形角相同，滾刀與蝸桿分度圓直徑、螺旋線的頭數(shù)、導(dǎo)程角γ也都要求相同。因此僅模數(shù)和齒形角相同的蝸桿與蝸輪是不能任意互換嚙合的五、蝸桿傳動(dòng)的基本參數(shù)1.中平面（中間平面）通過(guò)蝸桿軸線且與蝸輪軸線相垂直的平面稱為中間平面。規(guī)定中間平面內(nèi)的參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值。在中間平面內(nèi)的蝸桿傳動(dòng)相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)齒條與標(biāo)準(zhǔn)的漸開線齒輪相嚙合2.模數(shù)（m）蝸桿傳動(dòng)的模數(shù)系列與齒輪傳動(dòng)模數(shù)系列不同蝸桿的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)是指軸向模數(shù)，以mx表示。蝸輪的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)是指端面模數(shù)，用mt表示。蝸桿與蝸輪正確嚙合時(shí)必須滿足蝸桿的軸向模數(shù)與蝸輪的端面模數(shù)相等，且為標(biāo)準(zhǔn)值。即mx=mt=m。3.齒形角蝸桿的齒形角是指軸向齒形角，用αx表示。蝸輪的齒形角是指端面齒形角，用αt表示。蝸桿與蝸輪正確嚙合時(shí)必須滿足蝸桿的軸向齒形角等于蝸輪的端面齒形角，且為標(biāo)準(zhǔn)值。即αt=αx=20°。4．蝸桿的直徑系數(shù)q蝸桿直徑系數(shù)是指蝸桿分度圓直徑d1除以軸向模數(shù)m所得的商，公式為q=d1/m

5.蝸桿導(dǎo)程角γ蝸桿的導(dǎo)程角:蝸桿分度圓柱螺旋線的切線與端平面之間所夾的銳角，用γ表示。γ越大，蝸桿傳動(dòng)效率越高；γ越小，蝸桿傳動(dòng)效率越低。當(dāng)導(dǎo)程角γ小于材料當(dāng)量摩擦角，機(jī)構(gòu)將出現(xiàn)自鎖現(xiàn)象。蝸桿的直徑系數(shù)與蝸桿導(dǎo)程角之間的關(guān)系為蝸桿頭數(shù)Z1一定時(shí)，蝸桿直徑系數(shù)q值越大，蝸桿分度圓直徑d1越大，蝸桿剛性越高，但導(dǎo)程角γ越小，傳動(dòng)效率越低，自鎖性越好。反之，q值越小，蝸桿剛性越差，導(dǎo)程角γ越大，傳動(dòng)效率越高。6．蝸輪螺旋角β蝸輪的螺旋角是指蝸輪分度圓柱螺旋線的切線與蝸輪圓柱直母線之間所夾的銳角，用β表示。六、蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算七、蝸桿傳動(dòng)的正確嚙合條件蝸桿傳動(dòng)在中間平面內(nèi)的正確嚙合條件如下：（1）蝸桿的軸向模數(shù)等于蝸輪的端面模數(shù)，即。（2）蝸桿的軸向齒形角等于蝸輪的端面齒形角，即20°。（3）蝸桿的導(dǎo)程角等于蝸輪的螺旋角，且旋向相同，即。γ1=β2例9-3一蝸桿傳動(dòng)，蝸桿頭數(shù)z1=2，直徑系數(shù)q=10，模數(shù)m=5mm，轉(zhuǎn)速n1=1440r/min，蝸輪齒數(shù)z2=60。試求：（1）蝸桿導(dǎo)程角的正切值；（2）蝸輪的轉(zhuǎn)速n2；（3）蝸桿傳動(dòng)的中心距。思考與練習(xí)1．為什么蝸桿傳動(dòng)中，主動(dòng)件一般為蝸桿？2．阿基米德蝸桿的軸平面內(nèi)的齒形、端面齒形和法向齒形分別是什么？3．蝸桿傳動(dòng)產(chǎn)生自鎖的條件是什么？4．一蝸桿傳動(dòng)，已知：蝸桿頭數(shù)z1=3，蝸桿轉(zhuǎn)速nl=l380r/min，蝸輪齒數(shù)z2=69。求蝸輪的轉(zhuǎn)速n2為多少？如果要求蝸輪轉(zhuǎn)速n2=45r/min，則蝸輪的齒數(shù)z2應(yīng)為多少?5．已知蝸桿傳動(dòng)中，雙頭蝸桿的轉(zhuǎn)速為1440r/min，傳動(dòng)比i=20，d1=90，模數(shù)m=10mm，試求：（1）蝸輪的轉(zhuǎn)速n2；（2）da2、df1；（3）β；（4）a。6.如圖9